Giáo án và PPT Vật lí 11 kết nối Bài 14: Bài tập về sóng

BÀI 14: BÀI TẬP VỀ SÓNG

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

- GV kiểm tra bài cũ: GV yêu cầu HS viết lại công thức tính tốc độ truyền sóng, điều kiện có sóng dừng trên dây đàn hồi và cột không khí; công thức tính khoảng vân trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Young.

- GV đặt câu hỏi để HS thảo luận: Có thể sử dụng mối liên hệ nào để xác định các đại lượng , v, f, T?

HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

Hoạt động. Hướng dẫn giải một số bài toán cụ thể

- GV phát phiếu học tập có in đề bài các câu hỏi ví dụ và yêu cầu HS không phụ thuộc vào lời giải trong SGK.

- HS chú ý nghe GV hướng dẫn. 

Ví dụ 1 (SGK – tr55)

Trong một môi trường, một sóng âm có tần số 192 Hz và truyền đi được quãng đường 91,4 m trong 0,27s. Hãy tính:

a) Tốc độ truyền sóng.

b) Bước sóng.

c) Nếu âm có tần số là 442 Hz truyền trong môi trường trên thì bước sóng và chu kì là bao nhiêu?

Ví dụ 2 (SGK – tr55)

Trong thí nghiệm hình 8.1, thiết bị tạo sóng dao động với tần số 2 Hz. Người ta đo được khoảng cách của 2 đỉnh sóng liên tiếp bằng 10 cm. Tính tốc độ truyền sóng trên mặt nước.

Ví dụ 3 (SGK – tr55)

Một sóng hình sin đang lan truyền trừ trái sáng phải trên một dây dài, Hình 14.1 là hình ảnh của sóng ở một thời điểm xét. Cho biết tốc độ truyền sóng v = 1 m/s.

a) Tính tần số của sóng.

b) Hỏi các điểm Q, P và O đang chuyển động lên hay xuống?

Ví dụ 4 (SGK – tr56)

Trong một thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe hẹp là a = 2 mm, khoảng cách giữa mặt phẳng chứa hai khe với màn quan sát là D = 1,2 m. Khe sáng hẹp phát đồng thời hai bức xạ đơn sắc màu đỏ và màu lục . Tính:

a) Khoảng vân của hai ánh sáng màu đỏ và màu lục.

b) Khoảng cách ngắn nhất giữa hai vân sáng cùng màu với vân sáng trung tâm. 

Sản phẩm dự kiến:

Ví dụ 1 (SGK – tr55)

a) m/s.

b) Sử dụng công thức

c)

Ví dụ 2 (SGK – tr55)

- Bước sóng là khoảng cách giữa hai đỉnh sóng liên tiếp, theo đề bài ta có = 10 cm.

- Tốc độ truyền sóng:

cm/s.

Ví dụ 3 (SGK – tr55)

- Từ đồ thị, ta được = 10 cm = 0,1 m.

- Sử dụng công thức: 

Hz.

b) Vào một thời điểm t sóng có dạng như hình 14.1.

- Điểm Q cách R một khoảng đúng bằng một bước sóng nên dao động cùng pha với R. Do vậy, điểm Q bắt đầu chuyển động đi lên.

- Điểm P cách R một khoảng bằng 1,5 lần bước sóng nên dao động ngược pha với R. Do vậy, điểm P bắt đầu chuyển động đi xuống.

- Điểm O cách R một khoảng đúng bằng hai bước sóng nên dao động cùng pha với R. Do vậy, điểm O bắt đầu chuyển động đi lên.

………………….

HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

Câu 1 (SGK – tr57)

Một lò xo có chiều dài 1,2 m, đầu trên gắn vào một thanh thép nằm ngang, đầu dưới treo một quả cân. Dao động theo phương thẳng đứng của đầu thanh thép duy trì bằng một nam châm điện để có tần số 50 Hz. Khi đó, trên lò xo có sóng dừng và trên lò xo chỉ có một nhóm vòng dao động với biên độ cực đại. Tính tốc độ truyền sóng trên lò xo.

Câu 2 (SGK – tr57)

Một sóng hình sin được mô tả như Hình 14.2.

a) Xác định bước sóng của sóng.

b) Nếu chu kì của sóng là 1 s thì tần số và tốc độ truyền sóng bằng bao nhiêu?

c) Bước sóng sẽ bằng bao nhiêu nếu tần số tăng lên 5 Hz. Biết rằng tốc độ truyền sóng không đổi? Vẽ đồ thị (u - x) trong trường hợp này và đánh dấu rõ bước sóng trên đồ thị.

Sản phẩm dự kiến:

Câu 1 (SGK – tr57)

Vì trên lò xo chỉ có một nhóm vòng dao động với biên độ cực đại (có 1 bụng), nên:

= 2L = 2,4 m.

=> v = f = 2,4.50 = 120 m/s.

Câu 2 (SGK – tr57)

a) Từ đồ thị ta thấy bước sóng λ = 50 (cm) = 0,5 (m)

b) Chu kì của sóng là 1 s thì f = 1 Hz

Tốc độ truyền sóng là v = λf = 0,5 (m/s)

c) f = 5 Hz thì

Đồ thị (u – x) như hình bên.

HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

Câu 1: Trên một sợi dây dài 40 cm có sóng dừng, người ta quan sát thấy có 4 bụng sóng. Tần số dao động là 400 Hz. Tìm tốc độ truyền sóng trên dây.

Câu 2: Trên một sợi dây dài 1,2 m có một hệ sóng dừng. Kể cả hai đầu dây, thì trên dây có tất cả bốn nút sóng. Biết tốc độ truyền sóng trên dây là v = 80 m/s, tính tần số dao động của dây.